一 常見的物聯網架構和關鍵技術

從開發的角度，無線接入是物聯網設備端的核心技術，身份設備管理和消息推送技術是物聯網云端的核心技術。而從場景體驗的角度，除了前者，還要包括手機的前端開發技術

如圖可見，核心組成就是物聯設備things、網關和云端。物聯設備分為兩類，一類是其自身天然支持TCP/IP而能直接接入物聯網，如wifi、GPRS/3G/4G等設備；另一類是其未能支持IP協議而需要網關（協議轉換）來接入物聯網，如Zigbee、藍牙等設備。對于藍牙設備而言，手機其實是一個網關。手機通過自身的藍牙跟外設藍牙設備通信，并將消息通過手機的wifi或者3G/4G模塊與云服務端通信

二 物聯網協議

上圖為物聯網聯接的問題空間，其中物聯網的通信環境有Ethernet， Wi-Fi， RFID， NFC（近距離無線通信）， Zigbee， 6LoWPAN（IPV6低速無線版本），Bluetooth， GSM， GPRS， GPS， 3G， 4G等網絡，而每一種通信應用協議都有一定適用范圍。AMQP、JMS、REST/HTTP都是工作在以太網，COAP協議是專門為資源受限設備開發的協議，而DDS和MQTT的兼容性則強很多。

互聯網時代，TCP/IP協議已經一統江湖，現在的物聯網的通信架構也是構建在傳統互聯網基礎架構之上。在當前的互聯網通信協議中，HTTP協議由于開發成本低，開放程度高，幾乎占據大半江山，所以很多廠商在構建物聯網系統時也基于http協議進行開發。包括google主導的physic web項目，都是期望在傳統web技術基礎上構建物聯網協議標準

我們將物聯網通信協議分為兩大類，一類是接入協議，一類是通訊協議。接入協議一般負責子網內設備間的組網及通信；通訊協議主要是運行在傳統互聯網TCP/IP協議之上的設備通訊協議，負責設備通過互聯網進行數據交換及通信

1. 通訊協議

HTTP：這是迄今為止最普遍的協議。它被服務器廣泛接受，并且被互聯網標準支持的兼容性問題最少。它也自然地與RESTful API進行映射。然而，HTTP頭和基于文本格式的形式會帶來很大的開銷。盡管是在TCP之上運行，但它是無狀態的。這使得它不適合實時使用。客戶端必須發送請求才能從服務器獲得響應（命令）。客戶端必須保持輪詢來自服務器的更新。

CoAP：約束應用程序協議可以被認為是HTTP的二進制版本。它改進了對HTTP的一些限制。它具有非常簡潔的標題和支持的二進制數據格式，從而減少開銷。它可以在TCP或其他傳輸以及SMS上使用。CoAP數據包可以很容易地轉換成HTTP數據包。但是，由于微不足道的互聯網基礎設施支持，它不能很好地與防火墻，代理和路由器配合使用。因此，該協議只適用于傳感器網絡內部的專用網絡。

Web sockets：這是一個新的協議也支持網絡標準。它具有HTTP所使用的相同的尋址和握手機制。從而使其與現有的網絡基礎設施兼容。握手完成后，切換到TCP上的雙工通信。這使得它適合于實時，雙向溝通。它特別適用于在代理之后運行的共享主機環境和網關。

MQTT：也是在TCP之上運行（可選）的流行協議。它有一個主題訂戶模型。盡管更適合將消息廣播到感興趣的網關，但它也用于網關到服務器的通信。它具有諸如上次消息持久性的一些功能以及將使物聯網應用程序有用的遺囑消息。

AMQP：這也許是網關服務器通信最適合的協議。該協議充當存儲隊列，確保數據包不會丟失，即使在暫時中斷的情況下。

XMPP：可擴展消息和呈現協議是聊天客戶端用于實時通信的流行協議。它標準化了很多東西，如用戶認證和消息ID。然而，由于其復雜的規范和使用冗長的XML格式的數據交換使其不適用于物聯網應用

2.接入協議

Wi-Fi：是一種允許電子設備連接到一個無線局域網（WLAN）的技術，WIFI全稱Wireless Fidelity，又稱802.11標準，通常使用2.4G UHF或5G SHF ISM 射頻頻段。連接到無線局域網通常是有密碼保護的；但也可是開放的，這樣就允許任何在WLAN范圍內的設備可以連接上。無線保真是一個無線網絡通信技術的品牌，由Wi-Fi聯盟所持有。目的是改善基于IEEE 802.11標準的無線網路產品之間的互通性

藍牙（ Bluetooth? ）：是一種無線技術標準，可實現固定設備、移動設備和樓宇個人域網之間的短距離數據交換（使用2.4—2.485GHz的ISM波段的UHF無線電波）。藍牙技術最初由電信巨頭愛立信公司于1994年創制，當時是作為RS232數據線的替代方案

ZigBee:是基于IEEE802.15.4標準的低功耗局域網協議。ZigBee這一名稱（又稱紫蜂協議）來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂（bee）是靠飛翔和“嗡嗡”（zig）地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構成了群體中的通信網絡。

ZigBee可以說是藍牙的同族兄弟，它使用2.4 GHz波段，采用跳頻技術。與藍牙相比，ZigBee更簡單、速率更慢、功率及費用也更低。它的基本速率是250kb/s，當降低到28kb/s時，傳輸范圍可擴大到134m，并獲得更高的可靠性。另外，它可與254個節點聯網，可以比藍牙更好地支持游戲、消費電子、儀器和家庭自動化應用

近場通信（Near Field Communication，NFC）:是一種短距高頻的無線電技術，在13.56MHz頻率運行于20厘米距離內。其傳輸速度有106 Kbit/秒、212 Kbit/秒或者424 Kbit/秒三種。目前近場通信已通過成為ISO/IEC IS 18092國際標準、ECMA-340標準與ETSI TS 102 190標準。NFC采用主動和被動兩種讀取模式。這個技術由非接觸式射頻識別（RFID）演變而來，由飛利浦半導體（現恩智浦半導體公司）、諾基亞和索尼共同研制開發，其基礎是RFID及互連技術。

NFC近場通信技術是由非接觸式射頻識別（RFID）及互聯互通技術整合演變而來，在單一芯片上結合感應式讀卡器、感應式卡片和點對點的功能，能在短距離內與兼容設備進行識別和數據交換

三 物聯網應用

家庭自動化

智能家居：這些應用程序允許用戶遠程監視和控制安全設備和家用電器。當用戶不在家時，還可以通過自動關閉電器來實現高效的能源使用。

智能城市

智能路燈：監控環境光線和交通等參數可以讓我們控制照明的亮度和時間，節省大量能源。任何故障燈都可以立即報告和糾正，以避免事故和犯罪事件。

智能計量：無線連接的儀表可實現遠程抄表以及差分收費和雙向計量等應用。這種儀表還可以檢測和報告電路中的盜竊和其他功率泄漏。

智能停車：通過接近傳感器啟用，這是另一個物聯網應用程序。如果用戶可以提前獲得空置的停車信息，則可以避免堵塞和瓶頸。用戶也可以根據停車時間更準確地收費。

智能農業：準確的水分和養分監測可以指示何時需要澆水或肥料。它可以節約水肥成本，同時也大大提高了生產。加上天氣預報，這樣的系統可以證明對農民真的有幫助。

醫療保健

這是物聯網可以為最終用戶帶來革命性變化的即將到來的領域。各種可穿戴式傳感器收集患者的重要參數，如溫度和血壓，并通過物聯網網關將其傳輸到患者的在線健康檔案。這可以保持參數的精確歷史記錄。這些與患者健康史相關的數據是保健專業人員掌握的有力工具。數據可以實時分析，在緊急情況下，可以迅速采取行動，為病人提供即時護理。

工業

物聯網可以在工業過程的監控和優化中發揮重要作用。低功耗傳感器節點的可用性為工業自動化提供了新的途徑。在人員危險且有時不可行的地區也是有用的